NANOMET圧粉を用いた3次元構造SRモータの開発とハイブリット重機への応用

使用NANOMET粉末开发三维结构SR电机及其在混合动力重型机械中的应用

• 批准号: 22KJ0171
• 负责人: 永井 歩美
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Nara National College of Technology (2023)Tohoku University (2021-2022)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0171/
• 关键词: 3次元構造SRモータ; TFSRM; 大トルク化; 電流アンバランス

本年度は横方向磁束型スイッチトリラクタンスモータ（TFSRM）の電流アンバランス特性について解明を行い，その解決法を提案した。TFSRMは従来の一般的なSRモータよりも大トルクが可能であるため，その可能性に期待されている。そこで先行研究では一般的なSRモータとトルク特性に比較を行った。しかし，試作機の3相TFSRMにおいて電流およびトルクのアンバランスが確認された。電流およびトルクのアンバランスが発生すると各相の制御系に悪影響を及ぼす等，正常な運転か不可能となる。そこで3相TFSRMのアンバランス原因を解明するため有限要素法（3D-FEM）を用いて解析を行った。解析の結果，アンバランスの要因は，各相の磁気回路が互いに独立していないこととそれによって磁気回路の対称性が失われたためと考えられる。そこで本研究ではさらに，構造的に上下対称を有する2相TFSRMと4相TFSRMの電流およびトルク特性について検討を行った。まず， 2相TFSRMについて３D-FEMを用いて特性を解析した。その結果，各相の磁気回路は独立していなかったものの対称性を持っていたため，電流およびトルクにおけるアンバランス特性はきれいに改善され，特性向上が見込まれる傾向が得られた。一方，4相TFSRMは構造的に上下対称であるが，励磁タイミングの関係上，磁気回路的には非対称であり電流およびトルク特性においてアンバランス現象が顕著に発生した。このことより，アンバランス現象やトルク密度の観点から2相TFSRMが好特性を示すことが明らかとなった。しかしながら，2相機は正転逆転の制御が難しく，今後検討を進める必要がある。

今年，我们阐明了侧磁通量开关电动机（TFSRMS）的当前不平衡特征，并提出了解决方案。由于TFSRM可以比常规的SR电动机提供更大的扭矩，因此很有可能。因此，先前的研究将扭矩特性与一般SR电动机进行了比较。但是，在原型的三相TFSRM中证实了电流和扭矩失衡。如果电流和扭矩之间发生不平衡，它将对每个阶段的控制系统产生负面影响，从而使其无法正常运行。因此，为了阐明三相TFSRM失衡的原因，使用有限元方法（3D-FEM）进行了分析。分析表明，不平衡被认为是由于每个相的磁回路都不独立的事实，因此，磁回路的对称性丢失了。因此，在这项研究中，我们进一步研究了两相TFSRM和四相TFSRM的当前和扭矩特性，这些特性在结构上和下降对称性上。首先，使用3D-FEM分析了两相TFSRM的特性。结果，尽管每个阶段的磁回路不是独立的，但它们具有对称性，因此电流和扭矩的不平衡特征得到了整齐的改善，从而倾向于改善特征。另一方面，尽管四相TFSRM在结构上是对称的对称，但由于激发时间，它在磁回路中是不对称的，并且在电流和扭矩特征中存在不平衡现象。这表明两相TFSRM从失衡和扭矩密度的角度表现出良好的特征。但是，很难控制两相计算机的向前和反向旋转，因此有必要进一步考虑。

项目成果

A Novel Transverse-Flux-Type Switched Reluctance Motor With Reverse Bias Permanent Magnets

• DOI: 10.1109/tia.2023.3245580
• 发表时间: 2023-05
• 期刊: IEEE Transactions on Industry Applications
• 影响因子: 4.4
• 作者: Ayumi Nagai;Kazuhide Mitsuya;K. Nakamura

Transverse-Flux-type Switched Reluctance Motor with Permanent Magnets applying Reverse Bias Magnetic Field

应用反向偏磁场的永磁体横向磁通型开关磁阻电机

• 发表时间: 2022
• 作者: 住 拓磨;山本 英明;守谷 哲;竹室 汰貴;金野智浩;佐藤 茂雄;平野 愛弓;永井歩美，中村健二;Ayumi Nagai
• 通讯作者: Ayumi Nagai

相数に着目した横方向磁束型SRモータの電流アンバランス改善

着眼于相数改善横向磁通型SR电机的电流不平衡

• 发表时间: 2022
• 作者: 住 拓磨;山本 英明;守谷 哲;竹室 汰貴;金野智浩;佐藤 茂雄;平野 愛弓;永井歩美，中村健二
• 通讯作者: 永井歩美，中村健二

Basic Characteristics of Transverse-Flux-Type Switched Reluctance Motor with Permanent Magnets Applying Reverse Bias Magnetic Field

施加反向偏磁场的永磁横向磁通型开关磁阻电机的基本特性

• DOI: 10.20819/msjtmsj.22tr503
• 发表时间: 2022
• 期刊: Transaction of the Magnetics Society of Japan Special Issues
• 作者: 永井 歩美;三ツ谷 和秀;中村 健二
• 通讯作者: 中村 健二

逆バイアス磁界印加用磁石を有する横方向磁束型スイッチトリラクタンスモータの基礎特性

具有施加反向偏置磁场的磁体的横向磁通型开关磁阻电机的基本特性

• 发表时间: 2021
• 作者: 住 拓磨;山本 英明;守谷 哲;竹室 汰貴;金野智浩;佐藤 茂雄;平野 愛弓;永井歩美，中村健二;Ayumi Nagai;永井歩美
• 通讯作者: 永井歩美